Nükleozom, ökaryotik kromatinin sürekli tekrar eden temel birimi olarak tanımlanabilir. İnsan hücrelerinde, çapı bir saç telinden daha küçük olan çekirdeğin içine toplamda yaklaşık 6 fit DNA paketlenmek zorundadır. Bir nükleozomda yaklaşık 150 farklı baz çifti DNA dizisi bulunmaktadır.
Bu DNA baz çiftleri, nükleozomda bulunan histon protein çekirdeklerinin etrafına düzgün bir şekilde sarılır. Nükleozomların dizilişi bir ip üzerine dizilmiş boncukları andırır. Bu nükleozomlar, bize genetik özellikler sağlayan kromozomu oluşturmak için tekrar tekrar katlanır. Bu makalede, öğrenciler DNA paketleme nükleozomları ve kromatin 310 ile birlikte nükleozomlar hakkında diğer bazı ayrıntıları öğreneceklerdir.
Nükleozom Nedir?
Nükleozomlar, kromozom içinde tutulan DNA’nın yapılandırılmasından ve paketlenmesinden sorumlu olan yapı taşları olarak tanımlanabilir. Bütün bir DNA bahçesinin büyüklüğüne benzeyen uzun bir DNA materyalini daha küçük bir nükleozoma sığdırma fikri çoğu bilim insanı için oldukça büyüleyicidir. Herkes DNA’nın boyutuyla kıyaslandığında hücrenin boyutunun oldukça küçük olduğunu bilir. Aslında hücrenin çapı milimetrenin yüzde biri kadardır.
Peki, uzun bir DNA parçası bu küçük hücreye nasıl sığar? Hücrenin yaptığı şey, DNA uzantısını tekrar tekrar sarmaktır. Bunu yapmanın pek çok farklı ve karmaşık yolu vardır. Hücre inşasının bu temel bloklarına nükleozom denebilir. Bunlar histon proteinlerinden oluşan bir çekirdek içeren bloklardır. DNA kendini nükleozomdaki bu histon proteinlerinin etrafına sarar ve böylece kromozomun oluşumu her seferinde küçük bir adımda gerçekleşir. Nükleozomun yapısı ipe dizilmiş boncuklara benzer. Ancak DNA iplerin içinden geçmek yerine etrafını sarar.
Günümüzde araştırmacılar nükleozomun yapısının aşağıdaki gibi olduğunu bulmuşlardır: H2A, H3, H2B ve H4’ten ikişer histon, histon oktamerini oluşturmak için bir araya getirilir. Bu oktamer daha sonra yaklaşık 146 baz çiftinden oluşan DNA’nın yaklaşık 1,7 turunu bağlayacak ve saracaktır. H1 olarak bilinen başka bir histon eklendiğinde, DNA’nın yaklaşık 20 baz çifti düzgün bir şekilde sarılacaktır. Bu, DNA’nın iki tam turda sarılacağı anlamına gelir. Bu da kromatozom adı verilen yapının oluşmasına yol açar. Tek bir kromozom toplamda yaklaşık 100 milyon DNA baz çiftinden oluştuğu için toplam 166 çift çok uzun görünmemektedir. Dolayısıyla kromozomlar, etraflarına sarılan DNA’nın yardımıyla bir araya gelen binlerce nükleozomdan oluşur. Birleştirme işleminde kullanılan DNA, bağlayıcı DNA olarak bilinir. Kromozomların her biri uzun bir nükleozom zinciri içerir. Nükleozom diyagramını incelemek öğrencilerin konuyu daha iyi anlamalarına yardımcı olacaktır.
Nükleozomdaki toplam DNA baz çiftini bulmak için bilim insanları kromatini DNA’yı kesebilen özel bir enzim türü ile muamele etmişlerdir. Bu enzimler DNazlar olarak bilinir. Mikrokokal nükleaz veya MNaz enziminin çok özel bir özelliği vardır. Histon oktamerlerinin etrafına sarılmış DNA’yı kesme işlemine başlamadan hemen önce nükleozom için bir bağlayıcı görevi gören DNA’yı keser.
Enzim uygulandıktan sonra kesme miktarının uygun şekilde ayarlanmasıyla, her bir bağlayıcı DNA kesilmeden önce reaksiyon durdurulabilir. Bu durumda, kromatin sadece bazı mononükleozomların yanı sıra dinükleozomlar ve trinükleozomlar ile diğer bazılarına sahip olacaktır. DNA’nın ayrılması ve bir jel üzerinde tutulması durumunda, yapı üzerinde belirli bantlar ortaya çıkma eğilimindedir. Bu olayın çok basit bir açıklaması vardır ve bu da kromatinin temelde tekrar eden yapısıdır.
Nükleozom ve İşlevleri
Herkes nükleozomun DNA’nın etrafını saracağı histon proteinlerinden oluştuğunu bilir. Bu nükleozomlar daha sonra insanlara genetik özellikler sağlayan kromozomları oluşturmak için tekrar tekrar katlanır. Dolayısıyla, nükleozomların ana işlevi, DNA’nın uzun uzantılarının hücre içine düzgün bir şekilde sığabilmesini sağlamak ve bugün olduğu gibi yaşamamızı ve nefes almamızı sağlayan temel yaşam birimini oluşturmaktır.
Sonuç
Nükleozomlar, DNA’nın histon proteini ile bağlanmasına ve kromozomları oluşturmasına yardımcı olan yapılar olarak tanımlanabilir.
Kaynakça:
BBC
Yazar: Tuncay Bayraktar